Performance Evaluation of Problematic Soils Reinforced with Plastic Wastes

Abstract

Over the past years, because of the increase in the environmental and economic issues, there has been an increasing interest in the use of waste products for stabilization of problematic soils such as soft clays, expansive soils, liquefiable soils, etc. The use of plastic water bottles has been growing very fast and a huge amount of plastic wastes has been produced every year. The aim of this study is to recycle the empty plastic water bottles as a reinforcing material for the stabilization of problematic soils; Bedis beach sand and soft silty Tuzla clay. The laboratory tests were performed on reinforced soils with different plastic waste percentages: 0.5%, 0.75% and 1.0% of dry weight of soil and at two relative density states: 30% and 60%. For Bedis beach sand, direct shear box test was performed for determining the shear strength parameters and California Bearing Ratio, CBR test was performed for determining the bearing capacity of soil. For Tuzla soil, one dimensional swell and consolidation, unconfined compression, and California Bearing Ratio tests were performed. Test results indicated that reduction in the unconfined compressive strength of the reinforced Tuzla soil was obtained because of the reduction in the dry density of the reinforced soil. However, recycling plastic bottles as reinforcing material in the same soil improved the volume change behaviour. With only 0.75% plastic waste reinforcement, reduction in the swelling and the compressibility characteristics of the Tuzla soil was obtained. Keywords: California bearing ratio, cohesion, direct shear box, loose sand, recycling, shear strength, plastic waste.

ÖZ : Son yıllarda, çevresel ve ekonomik konulardaki artış nedeni ile, yumuşak killer, kabaran zeminler ve sıvılaşabilir topraklar gibi problemli zeminlerin stabilizasyonunda atık ürünlerin kullanımında giderek artan bir ilgi oluşmuştur. Plastik su şişeleri kullanımı çok hızlı bir şekilde artmaktadır ve her yıl plastik atıklar büyük miktarda üretilmektedir. Bu çalışmanın amacı boş plastik su şişelerini geri dönüşüm amaçlı gevşek kum: Bedis sahil kumu ve yumuşak siltli kil: Tuzla zemini ıslahı için iyileştirme malzemesi olarak kullanmaktır. Laboratuar deneyleri takviye edilmiş toprak zemin üzerinde farklı plastik atık şişe oranlarında: zemin kuru ağırlığının % 0.5% 0.75 ve % 1.0 ve farklı rölatif sıkılık oranlarında: % 30 ve% 60 gerçekleştirilmiştir. Bedis kumu için direkt kesme kutusu ve Kaliforniya Taşıma Oranı, CBR testleri, kayma direnci parametrelerini belirlemek için yapılmıştır. Tuzla zemini için, tek boyutlu kabarma ve konsolidasyon, serbest basınç, ve Kaliforniya Taşıma Oranı testler uygulanmıştır. Test sonuçları takviye malzemesi olarak kullanılan geri dönüşüm plastik su şişe malzemelernin Bedis kumunun maksimum ve kritik içsel sürtünme açılarında artışa neden olduğunu göstermektedir. Bedis kumu için kayma direnci parametrelerinin iyileştirilmesinde optimum plastik atık yüzdesinin % 0.75 olduğu saptanmıştır diğer yandan CBR için optimum plastik atık yüzdesi % 0.5 olarak belirlenmiştir. Test sonuçları takviyeli Tuzla toprağının kuru yoğunluğundaki azalma nedeni ile takviyeli toprağın serbest basınç dayanımında azalma olduğunu göstermiştir. Ancak, aynı toprakta, plastik şişe geri dönüşüm malzemesinin takviyeli zeminin hacim değişikliği davranışını geliştirdiğini göstermiştir. Yalnızca % 0.75 plastik atık donatılı toprakta, Tuzla zemininin şişme ve sıkışabilirlik özelliklerinde azalma elde edilmiştir. Anahtar Kelimeler: California taşıma oranı, kohezyon, direk kesme kutusu, gevşek kum, geri dönüşüm, kayma mukavemeti, plastic atık.